可再生能源發(fā)電和電動(dòng)汽車(chē)的快速發(fā)展，給儲能產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了新的發(fā)展機遇。未來(lái)能源的焦點(diǎn)在能效、可再生能源、儲能和可插入電動(dòng)汽車(chē)。智能電網(wǎng)是新能源經(jīng)濟的實(shí)施者。智能電網(wǎng)被定義為廣義的優(yōu)化能源鏈的解決方案，是未來(lái)可支撐能源的基礎。
儲能技術(shù)是智能電網(wǎng)的重要環(huán)節，是智能電網(wǎng)關(guān)鍵支撐技術(shù)之一
大量可再生能源應用(包括分布式電源和集中式電源)，特別是風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能光伏發(fā)電都具有隨機性、間歇性和波動(dòng)性，大規模接入將給電網(wǎng)調峰、運行控制和供電質(zhì)量等帶來(lái)巨大挑戰。儲能技術(shù)能夠有效提升電網(wǎng)接納清潔能源的能力，解決大規模清潔能源接入帶來(lái)的電網(wǎng)安全穩定問(wèn)題。
儲能技術(shù)的應用有利于優(yōu)化系統的能量管理，提高系統效率和設備利用率。
儲能技術(shù)發(fā)展是保障清潔能源大規模發(fā)展和電網(wǎng)安全經(jīng)濟運行的關(guān)鍵。儲能技術(shù)可以在電力系統中增加電能存儲環(huán)節，使得電力實(shí)時(shí)平衡的“剛性”電力系統變得更加“柔性”，特別是平抑大規模清潔能源發(fā)電接入電網(wǎng)帶來(lái)的波動(dòng)性，提高電網(wǎng)運行的安全性、經(jīng)濟性、靈活性。儲能技術(shù)一般分為熱儲能和電儲能，未來(lái)應用于全球能源互聯(lián)網(wǎng)的主要是電儲能。
電儲能技術(shù)主要分為物理儲能、電化學(xué)儲能和電磁儲能等三大類(lèi)。
物理儲能
抽水蓄能是目前最為成熟的儲能技術(shù)，儲能成本較低，已經(jīng)實(shí)現大規模應用。目前世界上抽水蓄能機組總裝機容量超過(guò)1億千瓦，日本、美國和中國的裝機規模處于前三位。全球水電資源豐富，通過(guò)合理利用地形，可以建設較大容量的抽水蓄能機組，更好地保障電網(wǎng)供電安全。
壓縮空氣儲能是利用電力系統低谷時(shí)的剩余電量，帶動(dòng)空氣壓縮機，將空氣壓入大容量?jì)馐?，即將電能轉化成可存儲的壓縮空氣勢能，當系統發(fā)電容量不足時(shí)，將壓縮空氣與油或天然氣混合燃燒，推動(dòng)燃氣輪機做功發(fā)電，滿(mǎn)足系統調峰需要。壓縮空氣儲能具有容量大、使用壽命長(cháng)、經(jīng)濟性好等優(yōu)點(diǎn)，但發(fā)電時(shí)需要消耗化石能源，產(chǎn)生污染和碳排放。
電化學(xué)儲能
電化學(xué)儲能是目前最前沿的儲能技術(shù)。近年來(lái)，鈉硫電池、液流電池和鋰離子電池儲能等電化學(xué)儲能技術(shù)發(fā)展較快，發(fā)展潛力巨大，應用前景廣闊，有望率先進(jìn)入商業(yè)化發(fā)展階段。未來(lái)需要在電池材料、制造工藝、系統集成及運行維護等方面實(shí)現技術(shù)突破，降低制造和運行成本。
鉛酸電池已有140多年的歷史，技術(shù)成熟、價(jià)格低廉、安全性高，是最成熟的電池儲能技術(shù)，目前占據電池市場(chǎng)半數以上的份額，主要用于電動(dòng)自行車(chē)。但鉛酸電池能量密度低、質(zhì)量大、材料有毒，不適于電網(wǎng)儲能。
鈉硫電池能量密度高，便于模塊化制造、運輸與安裝，適用于特殊負荷應急供電。
液流電池容量大，電解液可回收，循環(huán)壽命長(cháng)，可分別設計容量和功率。
鋰離子電池是以含鋰離子的化合物作正極，以碳材料為負極的電池。鋰離子電池循環(huán)性能優(yōu)越，使用壽命長(cháng)，不含有毒有害物質(zhì)，被稱(chēng)為綠色電池。目前，鋰離子電池廣泛應用于手機、筆記本電腦、電動(dòng)車(chē)等領(lǐng)域，但單次充放電循環(huán)的成本超過(guò)1元/千瓦時(shí)，應用于電力系統及大規模儲能還缺乏經(jīng)濟性。
金屬空氣電池是用金屬燃料代替傳統燃料電池中的氫能源而形成的一種新型燃料電池，具有無(wú)毒、無(wú)污染、放電電壓平穩、能量密度大、內阻小、使用壽命長(cháng)、價(jià)格相對較低、工藝技術(shù)要求不高等諸多優(yōu)點(diǎn)。金屬空氣電池原材料廉價(jià)豐富，可以再生利用，有望成為新一代綠色儲能電池。
電磁儲能
超級電容器是20世紀七八十年代發(fā)展起來(lái)的通過(guò)極化電解質(zhì)儲能的電化學(xué)元件，儲能過(guò)程并不發(fā)生化學(xué)反應，因為儲能過(guò)程可逆，超級電容器可以反復充放電數十萬(wàn)次。超級電容器功率密度高、充放電時(shí)間短、循環(huán)壽命長(cháng)、工作溫度范圍寬，但儲能容量低，不適用于電網(wǎng)大規模儲能。
超導電磁儲能是利用超導體電阻為零的特性制成的儲能裝置，具有瞬時(shí)功率大、質(zhì)量輕、體積小、無(wú)損耗、反應快等優(yōu)點(diǎn)，可用于提高電力系統穩定性、改善供電品質(zhì)。但超導電磁儲能能量密度低、容量有限，且受制于超導材料技術(shù)，未來(lái)前景尚不明朗。
發(fā)展方向和前景
大型能量型儲能可用于全球能源互聯(lián)網(wǎng)調峰填谷。抽水蓄能、壓縮空氣儲能等大型的、可長(cháng)時(shí)間儲能的設施，可用于大電網(wǎng)調峰。液流電池儲能量大、循環(huán)次數多、壽命長(cháng)，可作為電網(wǎng)調峰儲能裝置的補充。氫儲能可用于存儲富余的風(fēng)能和太陽(yáng)能，為燃料電池汽車(chē)提供動(dòng)力。
大型功率型儲能可用于平抑大規模清潔能源的波動(dòng)性。超級電容器、超導電磁儲能、飛輪儲能、鈉硫電池等功率型儲能設備主要與大規?？稍偕茉绰?lián)合運行，可迅速對風(fēng)電、光伏發(fā)電的出力做出反應，平抑可再生能源波動(dòng)，保障電網(wǎng)實(shí)時(shí)運行安全。
小型儲能電池可用于電動(dòng)汽車(chē)。鋰電池、新型鉛酸電池、金屬空氣電池等儲能設備，能量和功率密度較高，但電池同一性較差，難以組成大容量電池組，不適用大型電站，主要用于電動(dòng)汽車(chē)。隨著(zhù)電池使用壽命的延長(cháng)和成本的降低，儲能電池可滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)大規模發(fā)展需要。未來(lái)，電動(dòng)汽車(chē)儲能電池接入全球能源互聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)合理安排充電時(shí)間，輔助電網(wǎng)調峰，實(shí)現低谷充電、高峰放電。
儲能技術(shù)進(jìn)步關(guān)鍵在于材料技術(shù)突破。隨著(zhù)儲能新材料的不斷創(chuàng )新發(fā)展，在儲能元件延長(cháng)使用壽命、提高能量密度、縮短充電時(shí)間和降低成本等方面有望取得重要突破。
